KR100705837B1

KR100705837B1 - 전계방출 표시 장치 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR100705837B1
Application number: KR1020050069910A
Authority: KR
Inventors: 권기진
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2005-07-29
Publication date: 2007-04-10
Also published as: KR20070014903A

Abstract

본 발명은 전계방출 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 전계방출 표시 장치의 일례는 일측면에 애노드 전극이 형성된 전면 기판과, 애노드 전극과 대향되도록 일측면에 캐소드 전극이 형성된 후면 기판과, 캐소드 전극 상에 형성된 게이트 홀 주변에 형성된 게이트 절연층 및 게이트 전극을 구비한 전계방출 표시 장치에 있어서, 캐소드 전극 상에 형성된 게이트 홀 내에는 캐소드 전극과 전기적으로 접속되도록 링 모양의 카본계 나노 튜브로 이루어진 에미터 전극이 형성된다.

또한, 전계방출 표시 장치의 다른 일례의 에미터 전극은 상기 하나의 애노드 전극당 복수 개의 링 모양을 갖도록 구성된다.

전계방출, 디스플레이, FED, 카본나노튜브, 전자방출, 다이오드 에미션

Description

전계방출 표시 장치 및 그 제조 방법{Field Emission Display Apparatus and Making Method Thereof}

도 1은 종래 기술에 따른 카본나노튜브를 전자방출원으로 이용한 일반적인 3전극형 전계방출소자를 개략적으로 나타낸 단면도.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 제1실시예에 따른 전계방출소자의 제조 공정을 나타낸 도면.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1실시예에 따른 전계방출소자의 평면도.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제2실시예에 따른 전계방출소자의 제조 공정을 나타낸 도면.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제2실시예에 따른 전계방출소자의 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10, 110 : 배면 기판 20, 120 : 캐소드 전극

30, 130 : 게이트 절연층 40, 140 : 게이트 전극

50, 150a, 150b : 에미터 전극 80, 160 : 애노드 전극

90, 170 : 전면 기판

본 발명은 전계방출 표시 장치에 관한 것으로, 특히 다이오드 에미션을 방지할 수 있는 전자 방출원 구조를 갖는 전계방출 표시 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.

근래에 고해상도를 갖는 대형 화면의 디스플레이에 대한 수요가 증대되고 있다. 이에 따라 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이(Plasma Display)에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 또한, 현재 많이 보급되어 있는 음극선관 텔레비젼(CRT TV)에 대해서도 대면적화를 구현하기 위해 많은 연구가 진행되고 있다.

그러나 상기와 같은 여러 가지 방식의 디스플레이에 있어서는 화면이 대형화됨에 따라 여러 가지 문제점이 나타나고 있기 때문에, 근래에 이른바 전계방출 디스플레이(Field Emission Display)에 대한 기대가 높아지고 있다. 전계방출 디스플레이는 구현하는 소자에 따라 일반적으로 2가지 형태로 구분되는데, 열전자 방출소자를 이용하는 디스플레이와 냉음극 전자 방출소자를 이용하는 디스플레이가 있다.

냉음극 전자 방출소자를 이용하는 디스플레이는 일반적으로 2가지로 나눌 수 있는데, 첫 번째는 카본나노튜브를 전자방출원으로 이용하는 하는 방식이 있고, 두 번째는 표면전도형 전계방출소자를 이용하는 방식이 있다. 여기서 카본나노튜브를 전자방출원으로 이용하는 방식은 게이트의 위치에 따라 하부 게이트(Under Gate) 구조와 일반 게이트(Normal Gate) 구조로 나뉘게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 카본나노튜브를 전자방출원으로 이용한 3전극형 전계방출소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전계방출소자는 배면 기판(10) 상에 형성된 캐소드 전극(20) 및 게이트 전극(40)과, 전면 기판(90) 상에 형성된 애노드 전극(80)을 포함하여 구성된다.

먼저, 배면 기판(10)의 일측면에는 캐소드 전극(20)이 형성되고, 캐소드 전극(20)의 상부에 절연층(30)이 형성된다. 그리고 절연층(30)의 중심부에는 게이트 홀이 형성되고, 그 게이트 홀의 중심부에 에미션 전극(50, 이른바 카본나노튜브)이 캐소드 전극(20)과 전기적으로 접속되도록 형성된다. 또한, 게이트 홀의 주변부의 절연층(30)의 상부에는 게이트 전극(40)이 형성된다.

한편, 전면 기판(90)의 일측 면에는 게이트 홀에 형성된 에미션 전극(50, 카본나노튜브)과 대향되도록 애노드 전극(80)이 형성된다. 그리고 애노드 전극(80)에는 광을 방출하기 위한 형광물질이 도포된다(도시되지 않음).

이와 같은 전계방출소자는 소정의 구동 전압(또는 전계)에 의해 구동되게 된다. 즉, 에미터(50)와 애노드(80) 사이의 거리가 약 3mm라고 하면, 에미터(50)와 애노드(80)에는 약 3V/㎛의 전계가 인가되게 된다. 그리고 게이트 전극(40)에는 데이터 신호가 인가되고, 캐소드 전극(20)에는 스캔 신호가 인가되는데, 약 5V/㎛의 전계에 의해 구동이 이루어진다.

따라서, 이와 같은 종래의 전계방출소자에 의하면, 에미터(50)는 에노드(80)로부터 항상 3V/㎛의 전계의 영향을 받게 되므로, 게이트 전극(40)에 데이터 신호 가 인가되지 않더라도 에미터(50)는 전자를 방출하게 되는 문제점이 있다(일명 다이오드 에미션). 특히 이러한 전계의 영향에 의한 다이오드 에미션 현상은 전계의 침투가 용이한 게이트 홀의 중심부에서 집중적으로 발생되는 문제점이 있다.

이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 다이오드 에미션을 방지할 수 있는 전계방출 표시 장치를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일례에 따른 전계방출 표시 장치는 일측면에 애노드 전극이 형성된 전면 기판과, 애노드 전극과 대향되도록 일측면에 캐소드 전극이 형성된 후면 기판과, 캐소드 전극 상에 형성된 게이트 홀 주변에 형성된 게이트 절연층 및 게이트 전극을 구비한 전계방출 표시 장치에 있어서, 캐소드 전극 상에 형성된 게이트 홀 내에는 캐소드 전극과 전기적으로 접속되도록 링 모양의 카본계 나노 튜브로 이루어진 에미터 전극이 형성된다.

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본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 전계방출 표시 장치는 일측면에 애노드 전극이 형성된 전면 기판과, 애노드 전극과 대향되도록 일측면에 캐소드 전극이 형성된 후면 기판과, 캐소드 전극 상에 형성된 다수의 게이트 홀 주변에 형성된 게이트 절연층 및 게이트 전극을 구비한 전계방출 표시 장치에 있어서, 캐소드 전극 상에 형성된 다수의 게이트 홀 내에는 캐소드 전극과 전기적으로 접속되도록 링 모양의 에미터 전극이 각각 형성되고, 에미터 전극은 상기 하나의 애노드 전극당 복수 개의 링 모양을 갖도록 구성된다.

이와 같은 특징에 의하면, 링 모양의 에미터 전극은 등간격으로 형성된 다.

이와 같은 특징에 의하면, 다수의 게이트 홀 내에 형성된 링 모양의 에미터 전극은 전면 기판에 형성된 애노드 전극의 면적과 비례하여 형성된다.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 전계방출 표시 장치를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 제1실시예에 따른 전계방출소자의 제조 공정을 나타낸 도면이다. 먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 배면 기판(110) 상에 도전성의 캐소드 전극(120)을 형성하고, 게이트 절연층(130)을 형성한다.

이어서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 게이트 절연층(130)에 도전성 물질을 사용하여 게이트 전극(140)을 형성한 후 게이트 전극(140)과 게이트 절연층(130)을 식각하여 게이트 홀을 형성한다. 이와 같은 게이트 홀은 예를 들어 원형 모양으로 형성된다.

계속해서, 게이트 절연층(130)에 형성된 게이트 홀 내에 캐소드 전극(120)과 전기적으로 접속되도록 에미터 전극(150c)을 형성한다. 이와 같은 에미터 전극(150c)은 카본계 물질로 구성된다. 카본계 물질은 카본나노튜브(Carbon Nano Tube), 다이아몬드상 카본, 또는 그래파이트 나노 파이버(Graphite Nano Fiber)를 조합하여 구성된다. 이때, 카본계 물질로 구성된 에미터 전극(150c)은 페이스트 상태, 또는 CVD(화학적기상증착)에 의해 형성된다. 그리고 이와 같은 에미터 전극(150c)은 링(Ring) 모양을 갖는다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1실시예에 따른 전계방출소자의 평면도이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 전계방출소자의 에미터 전극(150c)은 중심부가 비어 있고, 게이트 홀의 벽면과 가깝게 형성된다. 그리고 에미터 전극(150c)은 전면 기판(170)에 형성된 애노드 전극(160)의 중심부와 거리가 멀어지게 구성된다. 또한, 도 3a에 도시된 바와 같이, 평면적으로 보았을 때 에미터 전극(150c)의 면적은 전면 기판(170)에 형성된 애노드 전극(160)의 면적과 거의 같아지게 형성된다.

따라서, 본 발명의 제1실시예에 의하면, 에미터 전극(150c)이 애노드 전극으로부터의 전계 영향을 받기 쉬운 게이트 홀의 중심부를 벗어나게 되므로 다이오드 에미션이 발생되지 않는다.

도 3b는 게이트 홀에 형성된 에미터 전극(150c)의 평면도이다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제2실시예에 따른 전계방출소자의 제조 공정 을 나타낸 도면이다. 먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 배면 기판(110) 상에 도전성의 캐소드 전극(120)을 형성하고, 게이트 절연층(130)을 형성한다.

이어서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 게이트 절연층(130)에 도전성 물질을 사용하여 게이트 전극(140)을 형성한다. 그리고, 게이트 전극(140)과 게이트 절연층(130)을 식각 게이트 홀을 다수개 형성한다. 게이트 홀의 개수는 필요에 따라 2개 또는 4개 등 필요에 따라 형성한다. 이와 같은 게이트 홀은 예를 들어 원형 모양으로 형성한다.

계속해서, 게이트 절연층(130)에 형성된 게이트 홀 내에 캐소드 전극(120)과 전기적으로 접속되도록 에미터 전극(150a, 150b)을 다수 형성한다. 이와 같은 에미터 전극(150a, 150b)은 카본계 물질로 구성된다. 카본계 물질은 카본나노튜브(Carbon Nano Tube), 다이아몬드상 카본, 또는 그래파이트 나노 파이버(Graphite Nano Fiber)를 조합하여 구성된다. 이때, 카본계 물질로 구성된 에미터 전극(150a, 150b)은 페이스트 상태, 또는 CVD(화학적기상증착)에 의해 형성된다. 그리고 이와 같은 각각의 에미터 전극(150a, 150b)은 링(Ring) 모양을 갖는다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제2실시예에 따른 전계방출소자의 평면도이다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 전계방출소자의 에미터 전극(150a, 150b)은 중심부가 비어 있고, 각각의 게이트 홀의 벽면과 가깝게 형성되며, 하나의 애노드 전극(160)당 두 개의 링 모양의 에미터 전극(150a, 150b)이 형성된다 . 그리고 에미터 전극(150a, 150b)은 전면 기판(170)에 형성된 애노드 전극(160)의 중심부와 거리가 각각 멀어지게 구성된다. 또한, 도 5a에 도시된 바와 같이, 평면적으로 보았을 때 에미터 전극(150a)의 면적은 전면 기판(170)에 형성된 애노드 전극(160)의 면적과 거의 같아지게 형성된다.

따라서, 본 발명의 제2실시예에 의하면, 에미터 전극(150a, 150b)이 애노드 전극(160)으로부터의 전계의 영향을 받기 쉬운 게이트 홀의 중심부를 벗어나게 되므로 다이오드 에미션이 발생되지 않는다.

이상, 본 발명의 일실시예를 도면을 참조하여 설명하였으나 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

위 실시예에서, 본 발명의 일실시예에 따른 에미터 전극을 링 모양으로 구성하였으나 게이트 홀의 모양에 따라 어떠한 모양이라도 구성이 가능하다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 에미터 전극이 1개 또는 2개인 경우를 예로 들었지만, 애노드 전극의 면적에 비례하여 다수 개로 배치시킬 수 있고, 링의 지름을 다양하게 구성할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 전계방출 표시 장치의 에미터 전극의 모양을 링 모양으로 형성시킴으로써 다이오드 에미션을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 에미터 전극을 링 모양으로 다수개 형성시킴으로써 에미터 전극으로부터의 전자방출량을 증대시킬 수 있다.

Claims

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일측면에 애노드 전극이 형성된 전면 기판과, 상기 애노드 전극과 대향되도록 일측면에 캐소드 전극이 형성된 후면 기판과, 상기 캐소드 전극 상에 형성된 게이트 홀 주변에 형성된 게이트 절연층 및 게이트 전극을 구비한 전계방출 표시 장치에 있어서,

상기 캐소드 전극 상에 형성된 게이트 홀 내에는 상기 캐소드 전극과 전기적으로 접속되도록 링 모양의 카본계 나노 튜브로 이루어진 에미터 전극이 형성된 것을 특징으로 하는 전계방출 표시 장치.
일측면에 애노드 전극이 형성된 전면 기판과, 상기 애노드 전극과 대향되도록 일측면에 캐소드 전극이 형성된 후면 기판과, 상기 캐소드 전극 상에 형성된 다수의 게이트 홀 주변에 형성된 게이트 절연층 및 게이트 전극을 구비한 전계방출 표시 장치에 있어서,

상기 캐소드 전극 상에 형성된 다수의 게이트 홀 내에는 상기 캐소드 전극과 전기적으로 접속되도록 링 모양의 에미터 전극이 각각 형성되고,

상기 에미터 전극은 하나의 상기 애노드 전극당 복수 개의 링 모양을 갖도록 구성된 것 을 특징으로 하는 전계방출 표시 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 링 모양의 에미터 전극은 등간격으로 형성된 것을 특징으로 하는 전계방출 표시 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 다수의 게이트 홀 내에 형성된 링 모양의 에미터 전극의 면적은 전면 기판에 형성된 애노드 전극의 면적과 비례하여 형성된 것을 특징으로 하는 전계방출 표시 장치.